W010660 Дипломная работа Влияние биополимеров и композитной смеси муки на качество кекса без разрыхлителей

Реферат

Ключевые слова: кекс, биополимеры (альгинат натрия, карбоксиметилцеллюлоза, пектин), пенообразующая способность, белок яйца.

В данной научно-исследовательской работе приведено рисунков, таблиц, использовано источников литературы, количество страниц .

Целью данной работы являлось изучение влияния биополимеров и композитной смеси муки на качество кекса без разрыхлителей, а также возможность использования его как продукт функционального назначения.

Проанализированы рецептуры кекса по составу и соотношению компонентов;

Проведены исследования пенообразующей способности молочной сыворотки и яичного белка;

Проведены исследования по влиянию отдельных полисахаридов, двойных и тройных смесей полисахаридов на пенообразующую способность яичного белка;

Изучено влияние полисахаридов на качество кекса без разрыхлителей;

Изучено влияние композитной смеси муки на качество кекса без разрыхлителей;

Разработана технология производства кекса с использованием биополимеров и композитной смеси муки;

Рассмотрены существующие рецептуры кекса. Изучено влияние рецептурных компонентов и видов биополимеров на качество кекса. Приведена машинно-аппаратурная схема и операторная модель производства кекса.

Экспериментально полученные данные сведены в таблицы и представлены графически, установлены оптимальные дозировки компонентов, обеспечивающие получение кекса наилучшего качества.

Результаты исследования рекомендованы к внедрению в производство, поскольку помимо структурообразующей роли полисахариды, являясь биополимерами, повышают пищевую ценность, что очень актуально в свете последних тенденций производства кондитерских изделий лечебно-профилактической направленности.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………………. .

1. Обзор литературы……………………………………………………………

1. 1. Традиционная технология производства кекса…………………………

1. 2. Влияние компонентов кекса на его структуру и качество………. 14

1. 3. Современные способы производства кекса……………………… 25

1. 4. Новые виды сырья для производства кекса …………………. . . . . . . …. 34

1. 5. Обоснование темы и задачи………………………………………. . …. 43

2. Экспериментальная часть………………………………………………. . . …. . 45

2. 1. Материалы исследования…………………………………………. . …. 45

2. 2. Методы исследования……………………………………………. . . . …45

2. 2. 1. Определение пенообразующей способности белка………. …. . . 46

2. 2. 2. Определение влажности готового изделия…………………. …. 47

2. 2. 3. Определение содержания сахара……………………………. …. 48

2. 2. 4. Определение содержания жира………………………………. …50

2. 2. 5. Органолептическая оценка изделий……………………………. 52

2. 3. Результаты исследования и их анализ……………………………. …. 53

2. 3. 1. Анализ рецептур по составу и соотношению компонентов…. .

2. 3. 2. Исследования влияния пенообразующей способности яичного белка и молочной сыворотки……………………………………………. . . . . . .

2. 3. 3. Исследование влияния отдельных полисахаридов, двойных и тройных смесей полисахаридов на качество кекса………………………. .

2. 3. 4. Исследование влияния различных видов безглютеновой муки на качество кекса…………………………………………………………………

2. 3. 5. Исследования влияния процесса хранения на качество кекса, приготовленного по традиционной и новой технологии……………….

2. 3. 6. Разработка технологии производства кексов с использованием биополимеров и безглютеновой муки.

3. Технологическая часть

3. 1. Режим работы предприятия…………………………………. ……… 72

3. 2. Расчет расхода сырья и полуфабрикатов, поступающих со стороны………………………………………………………………. . . 73

3. 3. Расчет внутреннего ассортимента……………………………………. 73

3. 4. Расчет площади складов тарного хранения сырья…………………. . 75

3. 5. Расчет площади склада для хранения тароупаковочных материалов………. . . ……………………………………. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

3. 6. Расчет площади склада готовой продукции………………………. . . . . 77

3. 7. Подбор и расчет технологического оборудования…………………. . 78

3. 8. Операторная модель производства кекса…………………………. . . . . 81

3. 9. Машинно-аппаратурная схема производства кекса………………. .  85

4. Экономическая часть………………………………………………………. . 89

4. 1. Маркетинговое исследование…………………………………………89

4. 1. 1 Оценка рынка сбыта……………………………………………. . . . . 90

4. 1. 2. Оценка и анализ конкурентоспособности продукции………. . . . . 92

4. 2. Расчёт основных плановых показателей……………………………. . 95

4. 2. 1. Плановый фонд рабочего времени……………………………. . . . 95

4. 2. 2. План объема производства продукции………………………. . . . . 96

4. 2. 3. План материально-технического обеспечения предприятия…. . . . . . ………………………………………………. . . 96

4. 2. 4. План по себестоимости, прибыли и рентабельности продукции………………………………………………………. . 104

4. 3. Выводы по экономической части………………………………... 109

5. Охрана труда и окружающей среды…………. . ……………………………110

5. 1. Требования охраны труда к помещению в лаборатории……. . . . . . …110

5. 1. 1. Пожарная безопасность…………………………………………110

5. 1. 2. Электробезопасность……………………………………………113

5. 1. 3 Микроклимат рабочей зоны………………………………. ……116

5. 1. 4. Освещение в лаборатории………………………………………118

5. 1. 5. Шум и вибрация ……………………………………………. . . …121

5. 1. 6. Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны…. . . …122

5. 2. Правила безопасной работы в лаборатории…………………. . . ……125

5. 2. 1. Организация рабочего места………………………………. . . …125

5. 2. 2. Работа с опасными веществами……………………………. . …126

5. 2. 3. Оказание первой помощи при несчастных случаях …………127

5. 2. 4. Нагревательные приборы …………………………………. . . …128

5. 2. 5. Работа со стеклянной посудой…………………………………128

5. 3. Охрана окружающей среды………………………………………. …129

Список литературы…………………………………………………………. . …131

Приложение…………………………………………………………………. . …136

ВВЕДЕНИЕ

Питание является одним из основных факторов внешней среды, определяющих здоровье человека, нормальный рост и развитие, физическую и умственную работоспособность, продолжительность жизни, сопротивляемость организма к инфекциям и вредным факторам окружающей среды и т. д. Питание во многом определяет показатели качества жизни и здоровье человека.

К основным факторам образа жизни современного человека, вызывающим дезадаптацию приспособительных систем его организма, относят стресс, гиподинамию и ожирение, структуру питания, аутопатогении (склонность к вредным привычкам), полное или частичное отсутствие потребности во сне, загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами, дефицит времени.

У большинства населения России выявлены нарушения полноценного питания, обусловленные как недостаточным потреблением пищевых веществ, так и недостатком витаминов, макро- и микронутриентов, полноценных белков, и нерациональным их соотношением.

Мучные кондитерские изделия представляют собой обширную группу пищевых продуктов весьма обширного ассортимента, значительно различающихся по рецептурному составу, технологии производства и потребительским свойстам. Они характеризуются высоким содержанием питательных веществ, приятным вкусом, ароматом, привлекательным внешним видом. Кексы представляют собой мучные кондитерские изделия, приготовленные из сдобного теста с большим содержанием яйца, масла и сахара.

Большая часть этих изделий в своем составе, кроме муки, содержит большое количество сахара, жира, молочных, яичных продуктов. Благодаря высокому содержанию углеводов, жиров и белков они являются высококалорийными, хорошо усвояемыми продуктами питания. Высокое содержание жиров и легко усвояемых углеводов и дефицит витаминов, микро- и макронутриентов, пищевых волокон ограничивает их применение в функциональном и диетическом питании. Для создания изделий диетического и лечебно-профилактического питания необходимо снизить содержание жира, повысив долю белка, пищевых волокон, витаминов и минеральных веществ.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1. 1 Традиционная технология производства кекса без химических разрыхлителей

Кексы представляют собой высококалорийные мучные кондитерские изделия, выпеченные из сдобного теста с большим содержанием масла, меланжа и сахара, с разнообразной внешней отделкой [38].

Технологическая схема и описание технологического процесса.

Подготовка сырья к производству. [38] Подготовка сырья к производству осуществляется согласно соответствующему разделу сборника "Технологические инструкции по производству мучных кондитерских изделий (Москва 1992г. ) и Инструкции по предупреждению попадания посторонних предметов в продукцию на предприятиях кондитерской отрасли и в кооперативах и Санитарным правилам и Нормам (СанПиН 2. 3. 4. 545-96).

Приготовление теста. В месильную машину загружают сливочное масло и размягчают его в течение 5-6 минут, затем засыпают сахар и взбивают 10-12 минут, после чего частями добавляют желток (белок взбивают отдельно) и продолжают сбивание в течение 15-20 минут, пока не исчезнут частицы сахарного песка. Во взбитую массу добавляют муку и крахмал, смесь перемешивают в течение 20-30 секунд, смешивают со взбитыми в течение 13-17 минут белками. Готовое тесто имеет влажность 27-29% [1].

Формование теста и выпечка. Готовое тесто раскладывают в формы, предварительно смазанные маслом. Кексы имеют форму усеченного конуса с волнистой боковой поверхностью и сквозным отверстием в центре. Выпечку заготовок кекса производят в печах туннельного типа. Продолжительность выпечки и температура печи зависит от конструктивных особенностей печи (60 минут при температуре 168-170°С).

В процессе выпечки тестовых заготовок, кроме удаления влаги, также происходят изменения в других составных частях теста, что положительно влияет на структуру изделий и их качественные показатели.

Особенно значительные изменения претерпевают белки и крахмал муки, играющие основную роль в образовании структуры изделий. При прогреве теста до температуры 50-70°С белковые вещества теста денатурируют и освобождают воду, поглощенную при набухании, и происходит интенсивное набухание и частичная клейстеризация крахмала освободившейся водой. Освобожденные и коагулированные белки клейковины и частично клейстеризованный крахмал образуют пористый скелет изделия, на поверхности которого адсорбриуется жир в виде тонких пленок [1].

При дальнейшем повышении температуры теста давление и объем газообразных веществ увеличивается, в результате чего изменяется объем тестовых заготовок, а поры в тесте значительно расширяются.

В процессе выпечки происходит постепенное обезвоживание тестовых заготовок и образование на их поверхности плотной корочки. Также наблюдаются химические изменения составных веществ теста. Уменьшается количество нерастворимого крахмала за счет частичного гидролиза с образованием декстринов, также происходит снижение количества жира вследствие его непрочной адсорбции на поверхности белковых молекул.

Происходит частичная инверсия сахарозы; редуцирующие сахара взаимодействуют с аминокислотами, полипептидами и пептонами муки с образованием различных альдегидов, органических кислот и в итоге меланоидинов, которые влияют на вкус и окраску корочки мучных изделий. Снижение содержания сахаров является результатом их частичной карамелизации.

Охлаждение и отделка. При выходе из печи изделия имеют температуру наружных слоев 170‒180°С, а внутренних ‒ около 100°С. При такой высокой температуре они не обладают достаточной механической прочностью, позволяющей без нарушения формы и нижней поверхности извлечь изделия из форм. После выпечки их предварительно охлаждают до температуры 65‒70°С на выступающих из печи печных конвейерах. После извлечения из форм изделия направляются на охлаждающий конвейер закрытого типа, где происходит окончательное охлаждение изделий за счет теплоотдачу в окружающую среду до температуры 35-30°С. Поверхность и боковые поверхности кексов обсыпают различными полуфабрикатами (сахарной пудрой, кондитерской глазурью и т. д. ).

Упаковка, маркировка, хранение и транспортирование должны соответствовать требованиям ГОСТ 15052-96. Для упаковки мучных кондитерских изделий используют бумажные пакеты, специальные картонные коробки, полимерные многослойные и комбинированные пленочные материалы, в том числе стретч и термоусадочные пленки, прозрачные полимерные коробки, контейнеры с крышками. Хранение кексов осуществляется при температуре 18-200С и относительной влажности воздуха не более 75% [2].

1. 2 Влияние компонентов кекса на его структуру и качество

Сырье, используемое в производстве кекса можно разделить на основное и дополнительное. Основное сырье формирует структуру изделий с необходимыми механическими и реологическими свойствами. Основным сырьем для производства мучных кондитерских изделий являются пшеничная мука, сахар-песок, жиры, молочные и яйцепродукты. Дополнительное сырье придает кексам привлекательный внешний вид, удлиняет сроки хранения, улучшает вкус и аромат изделия. К дополнительному сырью относятся ароматизаторы, пищевые красители, фруктово-ягодные виды сырья, студнеобразователи, различные улучшители и другие виды сырья [1].

Сахар – является основным видом сырья в кондитерском производстве. Его используют в производстве всех видов кондитерских изделий. Сырьем для получения сахара являются различные сахароносы, которые содержат сахарозу( сахарная свекла, сахарный тростник).

Сахар-песок представляет собой сыпучий сухой продукт, без комков, сладкого вкуса, состоящий из однородных кристаллов. К сахару предъявляют следующие требования: вкус ‒ сладкий без посторонних привкусов и запахов, растворимость в воде полная, раствор должен быть прозрачным, без каких-либо нерастворимых примесей. Цвет для сахара-песка ‒ белый с блеском, а для сахара-рафинада - белый чистый без пятен, допускается в растворе голубоватый оттенок. Цветность растворов сахара-песка определяют объективным методом на специальном приборе и она не должна превышать 1 усл. ед. ; для сахара, используемого для промышленной переработки, допускается до 1,8 усл. ед. Кристаллы сахара-песка должны иметь размеры от 0,2 до 2,5 мм, однородное строение, с ясно выраженными гранями, быть сыпучими, нелипкими, без комков. Сухое вещество сахара-песка должно состоять не менее чем на 99,75% из сахарозы (для промышленной переработки допускается до 99,55%), а сухое вещество сахара-рафинада - не менее чем на 99,9%, т. е. сахар-рафинад представляет собой почти чистую сахарозу, поэтому его допускают использовать в технохимическом контроле вместо химически чистой сахарозы.

Сахар-песок в отличие от чистой сахарозы из-за содержащихся в нем зольных веществ (массовая доля золы не более 0,03%) имеет не слабокислую реакцию, а нейтральную или даже слабощелочную. Это обстоятельство следует учитывать в производстве, так как различные партии сахара могут иметь в зависимости от реакции среды различную способность к кислотному гидролизу сахарозы. Количество ферропримесей не должно превышать 3 мг на 1 кг продукта. При этом величина отдельных частиц ферропримесей не должна превышать 0,3 мм в наибольшем линейном размере.

По физико–химическим показателям сахар – песок должен удовлетворять требованиям, указанным в таблице 1. 1 [43].

Таблица 1. 1

Физико – химические показатели сахара-песка

Показатели Норма

массовая доля сахарозы в пересчете на сухое вещество, не менее, %

массовая доля редуц. веществ в пересчете на СВ,%, не более

массовая доля золы в пересчете на сухое вещество, %, не более

массовая доля влаги, %, не более

цветность, усл. ед. , не более

массовая доля ферропримесей, %, не более 99,75

0,05

0,03

0,14

0,8

0,0003

В водном растворе молекулы сахаров покрываются гидратными оболочками, что увеличивает их молекулярный объем, снижает скорость диффузии при осмотическом набухании белков муки. Особенно высокогидратированными являются молекулы сахарозы. При температуре 20°С они связывают и удерживают от 8 до 12 молекул воды. Следовательно, чем больше сахара в рецептуре теста, тем меньше в его жидкой фазе свободной воды, участвующей в первую очередь в гидратации и набухании коллоидов муки [1].

Малые молекулы воды более легко и быстро заполняют внутримолекулярное пространство колеблющихся ветвей макромолекул белка и крахмала, чем громоздкие гидратированные молекулы сахарозы. Этим и объясняется ограниченное набухание белков муки. Кроме того, сахар повышает осмотическое давление в жидкой фазе теста, что также уменьшает набухание коллоидов муки.

Сахароза в пластично-вязком тесте растворяется полностью или частично(в зависимости от количества присутствующей воды), а затем перекристаллизуется или образует после выпечки плотную пористую структуру. Сахароза также влияет на структуру выпеченного изделия – если содержание сахара в тесте будет большим, оно будет твердым. Сахароза смещает точку клейстеризации крахмала в область более высоких температур, давая тесту в печи больше времени на подъем [1].

Сахароза в виде кристаллов различной формы и размеров может быть использована для обсыпки поверхности изделия. В некоторых случаях, сахар, которым обсыпают поверхность изделия, плавится при выпечке, придавая привлекательный блеск или образуя глазурь.

Сахароза ‒ основной компонент шоколада, джемов, желе и карамели, где ее концентрация влияет на активность воды, и тем самым на устойчивость к росту микроорганизмов и текстуру [1].

Мука пшеничная ‒ основной компонент почти всех видов мучных кондитерских изделий. Основными составными частями пшеничной муки являются белковые вещества и крахмал. Они обладают различной водопоглотительной способностью. Оптимальной температурой набухания белковых веществ является 20-30°С, при более высокой температуре набухаемость снижается практически в 2 раза. Крахмал хорошо набухает в водной среде при температуре 50°С, а при температуре 60°С начинается клейстеризация [1].

Набухание, как первый этап процесса растворения, характерно для высокомолекулярных соединений. Набухание не всегда заканчивается растворением. Так, например, альбуминовая и глобулиновая фракции белка после набухания растворяются и переходят в раствор, а глиадиновая и глютениновая фракции набухают ограниченно. Они связывают воду в два с лишним раза больше своей массы, что приводит к резкому увеличению объема белков в тесте [1].

Ведущая роль в образовании теста принадлежит белковым веществам пшеничной муки. При этом нерастворимые в воде, но гидратированные глиадиновая и глютениновая фракции белка при замесе теста образуют белковый структурный каркас, который в виде тонких пленок и нитей пронизывает всю массу теста [1].

Вместе с белковыми веществами в процессе образования теста участвует крахмал. Он составляет основную массу теста. Набухание его зерен зависит от физического состояния и температуры. Целые зерна крахмала при температурах замеса теста связывают воду в основном адсорбционно, и поэтому их объем в тесте увеличивается весьма незначительно [1].

Набухшие нерастворимые в воде белки и зерна увлажненного крахмала образуют твердую фазу теста. Жидкая фаза теста состоит из многокомпонентного водного раствора сахара, патоки, инвертного сиропа, соли, а также смеси жира, меланжа, молока и ПАВ. При замесе теста в жидкую фазу частично переходят органические и минеральные водорастворимые части муки (белки, декстрины, сахара, ферменты, соли и др. ).

В образовании теста участвуют липиды пшеничной муки, составляющие около 2% от массы муки. Из этого количества в связанном состоянии находятся 20-30% липидов, которые представляют собой соединения с белками и углеводами. В процессе замеса теста доля связанных липидов резко возрастает (до 60% и более). При этом в первую очередь клейковинными белками связываются фосфолипиды. Это существенно влияет на физические свойства теста [1].

 Пшеничная мука отличается от муки почти всех зерновых тем, что ее белок при замесе и гидратации образует клейкую резиноподобную массу, называемую клейковиной. Клейковина делает возможным удержание пузырьков газа при выпечке теста, что позволяет получить сильно выраженную пористую структуру и приятные вкусовые качества изделий.

От количества и качества клейковины зависит способность пшеничной муки образовывать тесто с определёнными упругопластично ‒ вязкими свойствами. Под качеством клейковины понимают совокупность ее физических свойств: упругость, эластичность, растяжимость, связность.

Различают клейковину нормального качества, слабую, крепкую и крошащуюся. В крепкой клейковине больше дисульфидных и водородных связей, чем в слабой. Чем выше качество клейковины, тем лучше водопоглотительная способность муки [1].

Яйца куриные ‒ широко применяются в кондитерском производстве. Используют как натуральные яйца, так и яйцепродукты(меланж, яичный порошок, яичный белок, яичный желток и др. ). Особенно велико применение яиц и яйцепродуктов в производстве мучных кондитерских изделий. Наряду с повышением питательных и вкусовых достоинств введение яиц придает изделиям, особенно таким, как различные виды печенья и вафель, пористость, хрупкость, рассыпчатость. Желток яйца содержит лецитин, являющийся эмульгатором. Благодаря этому структура теста и изделий значительно улучшаются. Яичный белок является хорошим пенообразователем, поэтому его применяют в производстве пастилы и зефира, сбивных конфет, безе и других изделий и полуфабрикатов[4].

Яйцо представляет собой крупную яйцеклетку, которая содержит питательные вещества, необходимые для развития зародыша. Яйцо состоит из трех основных частей (в %): белка ‒ около 58, желтка ‒ около 31(табл. 1. 2), скорлупы ‒ около 11. Яйцо имеет эллипсоидальновытянутую форму, отношение длины к его наибольшему диаметру колеблется в довольно значительных пределах и составляет в среднем 1,3. Цвет скорлупы от белого до темно-коричневого. Масса яиц зависит от вида, породы, возраста птицы, условий ее кормления, а также содержания и колеблется в пределах (чаще от 40 до 60 г) [4].

Как видно из табл. 1. 2, белок содержит большое количество воды, а сухое вещество его почти полностью состоит из белковых веществ. В белок в незначительных количествах входят глюкоза, соли и ферменты. Если белок нагреть до 58-65°С, он свертывается. Желток содержит большое количество жира и значительное количество белковых веществ. Кроме тог, в состав желтка входят фосфатиды (лецитин) и в небольших количествах глюкоза, соли, красящие вещества, витамины и ферменты.

Таблица 1. 2

Химический состав и энергетическая ценность куриного яйца и его составных частей, %

Яйцо и составная часть его Вода Белки Жиры Минеральные вещества Энергетическая ценность, кДж на 100 г

Целое яйцо

Желток

Белок  74,0

48,7

87,9 12,7

16,6

10,6 11,5

32,6

— 1,1

1,0

0,6 657

1570

197

Яйца в зависимости от срока хранения, качества и массы подразделяются на диетические и столовые. К диетическим относят яйца массой 44 г и более в течение 7 суток после снесения. К столовым относят яйца массой 43 г независимо от срока хранения и яйца массой 44 г и более по истечении 7 суток после снесения. В свою очередь, столовые яйца в зависимости от условий и сроков хранения подразделяют на три типа: свежие, холодильниковые и известкованные. Свежие яйца отличаются от холодильниковых температурой и сроком хранения: свежие хранятся при температуре от минус 1 до минус 2°С в продолжение 30 суток, а холодильниковые хранят при температуре от минус 1 до 2°С более 30 суток. Известкованные яйца хранят в известковом растворе. Яйца массой менее 43 г носят название «мелкие»; их на категории не подразделяют и применяют для промышленной переработки. Также для промышленной переработки могут быть использованы яйца с загрязненной скорлупой.

Яйца следует хранить при температуре от минус 1 до минус 2°С при относительной влажности воздуха 85-88%. Яйца упаковывают в ящики или в специальные картонные короба.

Жиры ‒ основной компонент мучных кондитерских изделий. Играют важную роль в образовании теста. При этом имеет значение не только химический состав жира, но и его физическое состояние. Жиры должны быть пластичными. В этом случае они образуют в тесте тончайшие пленки, обволакивающие и смазывающие частицы муки.